Kaip žinote, juodąsias skyles labai sunku aptikti, nes jos yra tokios pat juodos, kaip ir erdvė aplink jas. Juodųjų skylių vietą galime nustatyti tik ypatingomis aplinkybėmis, pavyzdžiui, kai jos išsviedžia dujas iš netoliese esančios žvaigždės arba susilieja, išleisdamos gravitacinių bangų srautą. Taigi, kiek yra juodųjų skylių? Norėdami atsakyti į šį klausimą, astronomai turi kreiptis į teorinius skaičiavimus, kad atliktų įvertinimus.
Juodosios skylės ingredientai
Norint sukurti juodąją skylę, reikia sukurti žvaigždes, nes juodosios skylės susidaro dėl žvaigždžių mirties. Todėl norėdami išsiaiškinti, kiek juodųjų skylių yra visatoje, mokslininkai turėjo žengti kelis žingsnius atgal.
Pirmasis žingsnis yra modeliuoti galaktikų evoliuciją per milijardus metų kosminės istorijos. Galaktikos yra žvaigždžių namai, o bendra jų raida turi įtakos tam, kiek kiekvieno tipo žvaigždžių jose atsiranda. Pavyzdžiui, kai kurios galaktikos kasmet gali nuolat formuoti naujas žvaigždes. Kiti gali patirti susijungimus, kurie sukelia neįtikėtinai intensyvų žvaigždžių formavimąsi, bet tada perdega ir nieko ypatingo nepadaro.
Astronomai stebėjo galaktikų statistiką per visą kosminį laiką, pastebėdami bendrą galaktikų susijungimo greičio ir demografijos tendenciją. Kitas svarbus veiksnys yra vadinamasis galaktikos „metališkumas“, kuris yra kitų elementų, išskyrus vandenilį ir helią, kiekio galaktikoje (astronomai vadina juos „metalais“) matas. Didesnės galaktikos turi daugiau dujų, todėl gali susidaryti daugiau žvaigždžių. Tačiau daugiau metalų gali pagerinti dujų aušinimą, o tai savo ruožtu padeda galaktikoms efektyviau gaminti naujas žvaigždes.
Juodosios skylės receptas
Naudodami šiuos blokus, astronomai turi galaktikų žvaigždžių populiacijos modelį, kuris nurodo, kiek mažų, vidutinių ir didelių žvaigždžių atsiranda visatoje. Ir tada jiems reikėjo atsekti šių žvaigždžių evoliuciją – o svarbiausia – mirtį. Norėdami tai padaryti, jie kreipėsi į modeliavimą, kuris susieja konkrečios žvaigždės savybes (jos masę ir metališkumą) su jos gyvavimo trukme ir galima mirtimi. Tik dalis didžiausių žvaigždžių gimdo juodąsias skyles, o šis modeliavimas astronomams nurodo, kiek procentų galaktikos žvaigždžių užgęsta kiekvienais metais.
Tada astronomai turėjo atsekti dvejetainių sistemų evoliuciją, nes juodosios skylės gali maitintis iš savo brolių ir seserų žvaigždžių, papildydamos jas dujomis. Taigi juodoji skylė, susidariusi dvejetainėje sistemoje, ilgainiui pasirodys didesnė nei juodoji skylė, gimusi viena.
Senstant juodosioms skylėms jos ir toliau minta bet kokiomis aplinkinėmis dujomis, kurias įvertino ir astronomai. Galiausiai kartais juodosios skylės suranda viena kitą tarpžvaigždinės erdvės tamsoje ir susilieja. Taigi, norėdami atlikti tikslią apklausą, astronomai turėjo įvertinti juodųjų skylių susijungimo greitį kiekvienoje galaktikoje.
Didelis juodųjų skylių surašymas
Sudėjus visa tai, astronomai galėjo stebėti juodųjų skylių populiaciją per milijardus metų. Jie sukūrė vadinamąją „masės funkciją“, kuri yra tam tikras astronominis surašymas, nurodantis, kiek kiekvieno dydžio juodųjų skylių egzistuoja bet kuriuo metu.
Nenuostabu, kad didžiausios juodosios skylės, vadinamos supermasyviomis juodosiomis skylėmis, yra daug retesnės nei jų mažesnės. Tyrėjai išsiaiškino, kad kiekviename kubiniame megaparseke erdvės (kur megaparsekas yra 1 mln. parsekų arba 3,26 mln. šviesmečių) mūsų visatoje yra apie 50 mln. Saulės masės juodųjų skylių. Jei kiekviena juodoji skylė yra kelis kartus didesnė už Saulės masę, tai reiškia, kad tame pačiame tūryje yra apie 10 milijonų atskirų juodųjų skylių.
Kalbant apie tai perspektyvoje, bendras juodosiose skylėse esančios masės kiekis sudaro apie 10% masės, esančios žvaigždėse. Taigi, tarp visų žvaigždžių, kurias matote naktiniame danguje, yra daug juodųjų skylių. Kita vertus, supermasyvios juodosios skylės yra labai retos, ir kiekvienoje galaktikoje paprastai gyvena tik vienas iš šių monstrų. Iš viso juodosios skylės šiandien sudaro apie 1% visos barioninės (ne tamsiosios) medžiagos visatoje.
Taip pat skaitykite:
- Už mūsų galaktikos esančiame žvaigždžių spiečiuje buvo aptikta juodoji skylė
- Fizikai atsitiktinai padarė naują atradimą apie juodąsias skyles